Что такое частота? | Fluke

Частота переменного тока (ac) — это количество синусоидальных колебаний переменного тока в секунду. Частота — это количество изменений направления тока за секунду. Для измерения частоты используется международная единица герц (Гц). 1 герц равен 1 колебанию в секунду.

• Герц (Гц) = 1 герц равен 1 колебанию в секунду.
• Колебание = Одна полная волна переменного тока или напряжения.
• Полупериод = Половина колебания.
• Период = Время, необходимое для выполнения одного полного колебания.

Частота отражает повторяемость процессов. С точки зрения электрического тока частота — это количество повторений синусоиды или, другими словами, полного колебания, которое включает положительную и отрицательную составляющие.

Чем больше колебаний происходит в секунду, тем выше частота.

Пример. Если известно, что частота переменного тока равна 5 Гц (см. схему ниже), это означает, что его форма сигнала повторяется 5 раз за 1 секунду.

Частота обычно используется для описания работы электрооборудования. Ниже приведены некоторые наиболее распространенные диапазоны частот:

• Частота линии питания (обычно 50 Гц или 60 Гц).
• Частотно-регулируемые приводы: обычно используют несущую частоту 1–20 кГц.
• Звуковой диапазон частот: от 15 Гц до 20 кГц (диапазон человеческого слуха).
• Радиочастота: от 30 до 300 кГц.
• Низкая частота: от 300 кГц до 3 МГц.
• Средняя частота: от 3 до 30 МГц.
• Высокая частота: от 30 до 300 кГц.

Обычно цепи и оборудование предназначены для работы с постоянной или переменной частотой. Оборудование, рассчитанное на работу с постоянной частотой, при изменении частоты начинает работать неправильно. Например, двигатель переменного тока, рассчитанный на работу при 60 Гц, работает медленнее при частоте ниже 60 Гц или быстрее при частоте выше 60 Гц. Для двигателей переменного тока любое изменение частоты приводит к пропорциональному изменению частоты вращения двигателя. Другим примером является снижение частоты вращения двигателя на 5 % при снижении частоты сети на 5 %.

Порядок измерения частоты

Цифровой мультиметр с режимом частотомера может измерять частоту сигналов переменного тока со следующими функциями:

• регистрация МИН/МАКС значений, позволяющая записывать результаты измерений частоты за заданный интервал времени. Эта функция также применима к измерениям напряжения, тока и сопротивления.
• автоматический выбор диапазона, при котором прибор автоматически подбирает диапазон частот при условии, что частота измеряемого напряжения не выходит за пределы этого диапазона.

Параметры электросетей различаются в зависимости от страны. В США работа сети основана на высокостабильном сигнале с частотой 60 Гц, что соответствует 60 колебаниям в секунду.

Бытовые электросети в США получают питание от однофазного источника питания 120 В перем. тока. Напряжение в настенной розетке дома в США совершает синусоидальные колебания в диапазоне от 170 до −170 В, при этом истинное среднеквадратичное значение этого напряжения будет равно 120 вольт. Частота колебаний составляет 60 циклов в секунду.

Единица измерения получила название «герц» в честь немецкого физика Генриха Герца (1857–1894 гг.), который первым осуществил передачу и принятие радиоволн. Радиоволны распространяются с частотой одно колебание в секунду (1 Гц). (аналогично часы тикают с частотой 1 Гц)

Ссылка: Digital Multimeter Principles by Glen A. Mazur, American Technical Publishers.

Статьи на связанные темы:

HydroMuseum – Частота вращения

Частота вращения

Частота вращения—физическая величина, характеристика периодического процесса, равная числу полных циклов, совершённых за единицу времени. Стандартные обозначения в формулах — υ, f, ω или F. Единицей частоты в Международной системе единиц (СИ) в общем случае является Герц (Гц, Hz). Величина, обратная частоте, называется периодом.

Периодический сигнал характеризуется мгновенной частотой, являющейся скоростью изменения фазы, но тот же сигнал можно представить в виде суммы гармонических спектральных составляющих, имеющих свои частоты. Свойства мгновенной частоты и частоты спектральной составляющей различны, подробнее об этом можно прочитать, например, в книге Финка «Сигналы, помехи, ошибки».

В теоретической физике, а также в некоторых прикладных электрорадиотехнических расчётах удобно использовать дополнительную величину — циклическую (круговую, радиальную, угловую) частоту (обозначается

ω). Циклическая частота связана с частотой колебаний соотношением ω=2πf. В математическом смысле циклическая частота — это первая производная полной фазы колебаний по времени. Единица циклической частоты — радиан в секунду (рад/с, rad/s) .

В механике при рассмотрении вращательного движения аналогом циклической частоты служит угловая скорость.

Частота дискретных событий (частота импульсов) — физическая величина, равная числу дискретных событий, происходящих за единицу времени. Единица частоты дискретных событий секунда в минус первой степени (

с⁻¹, s⁻¹), однако на практике для выражения частоты импульсов обычно используют герц.

Частота вращения — это физическая величина, равная числу полных оборотов за единицу времени. Единица частоты вращения — секунда в минус первой степени (с⁻¹, s⁻¹), оборот в секунду. Часто используются такие единицы, как оборот в минуту, оборот в час и т. д.

Другие величины, связанные с частотой

• Ширина полосы частот — f_max − f_min
• Частотный интервал — log(f_max/f_min)
• Девиация частоты —Δf/2
• Период — 1/f
• Длина волны — υ/f
• Угловая скорость (скорость вращения) — dφ/ dt; 2πF_BP

Метрологические аспекты

Измерения

Для измерения частоты применяются частотомеры разных видов, в том числе: для измерения частоты импульсов — электронно-счётные и конденсаторные, для определения частот спектральных составляющих — резонансные и гетеродинные частотомеры, а также анализаторы спектра.

Для воспроизведения частоты с заданной точностью используют различные меры — стандарты частоты (высокая точность), синтезаторы частот, генераторы сигналов и др.

Сравнивают частоты компаратором частоты или с помощью осциллографа по фигурам Лиссажу.

Эталоны

Государственный первичный эталон единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1-98 — находится во ВНИИФТРИ

Вторичный эталон единицы времени и частоты ВЭТ 1-10-82 — находится в СНИИМ (Новосибирск)

Конвертер частоты и длины волны • Фотометрия — свет • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления. Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Период колебания волн у берегов Майами-Бич приблизительно равен 4 секундам.

Общие сведения

Частота

Частота — это величина, измеряющая как часто повторяется тот или иной периодический процесс. В физике с помощью частоты описывают свойства волновых процессов. Частота волны — количество полных циклов волнового процесса за единицу времени. Единица частоты в системе СИ — герц (Гц). Один герц равен одному колебанию в секунду.

Длина волны

Существует множество различных типов волн в природе, от вызванных ветром морских волн до электромагнитных волн. Свойства электромагнитных волн зависят от длины волны. Такие волны разделяют на несколько видов:

Резонансный магнетрон используется в микроволновых печах для подачи электромагнитной энергии в камеру печи.

• Гамма-лучи с длиной волны до 0,01 нанометра (нм).
• Рентгеновские лучи с длиной волны — от 0,01 нм до 10 нм.
• Волны ультрафиолетового диапазона, которые имеют длину от 10 до 380 нм. Человеческому глазу они не видимы.
• Свет в видимой части спектра с длиной волны 380–700 нм.
• Невидимое для людей инфракрасное излучение с длиной волны от 700 нм до 1 миллиметра.
• За инфракрасными волнами следуют микроволновые, с длиной волны от 1 миллиметра до 1 метра.
• Самые длинные — радиоволны. Их длина начинается с 1 метра.

Эта статья посвящена электромагнитному излучению, и особенно свету. В ней мы обсудим, как длина и частота волны влияют на свет, включая видимый спектр, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение.

Электромагнитное излучение

Электромагнитное излучение — это энергия, свойства которой одновременно сходны со свойствами волн и частиц. Эта особенность называется корпускулярно-волновым дуализмом. Электромагнитные волны состоят из магнитной волны и перпендикулярной к ней электрической волны.

Энергия электромагнитного излучения — результат движения частиц, которые называются фотонами. Чем выше частота излучения, тем они более активны, и тем больше вреда они могут принести клеткам и тканям живых организмов. Это происходит потому, что чем выше частота излучения, тем больше они несут энергии. Большая энергия позволяет им изменить молекулярную структуру веществ, на которые они действуют. Именно поэтому ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма излучение так вредно для животных и растений. Огромная часть этого излучения — в космосе. Оно присутствует и на Земле, несмотря на то, что озоновый слой атмосферы вокруг Земли блокирует большую его часть.

Атмосфера пропускает СВЧ-излучение в диапазоне частот C (с частотой от 4 до 8 Гц и с длиной волны от 7,5 до 3,75 сантиметров), которые используются для спутниковой связи

Электромагнитное излучение и атмосфера

Атмосфера земли пропускает только электромагнитное излучение с определенной частотой. Большая часть гамма-излучения, рентгеновских лучей, ультрафиолетового света, часть излучения в инфракрасном диапазоне и длинные радиоволны блокируются атмосферой Земли. Атмосфера поглощает их и не пропускает дальше. Часть электромагнитных волн, в частности, излучение в коротковолновом диапазоне, отражается от ионосферы. Все остальное излучение попадает на поверхность Земли. В верхних атмосферных слоях, то есть, дальше от поверхности Земли, больше радиации, чем в нижних слоях. Поэтому чем выше, тем опаснее для живых организмов находиться там без защитных костюмов.

Атмосфера пропускает на Землю небольшое количество ультрафиолетового света, и он приносит вред коже. Именно из-за ультрафиолетовых лучей люди обгорают на солнце и могут даже заболеть раком кожи. С другой стороны, некоторые лучи, пропускаемые атмосферой, приносят пользу. Например, инфракрасные лучи, которые попадают на поверхность Земли, используют в астрономии — инфракрасные телескопы следят за инфракрасными лучами, излучаемыми астрономическими объектами. Чем выше от поверхности Земли, тем больше инфракрасного излучения, поэтому телескопы часто устанавливают на вершинах гор и на других возвышенностях. Иногда их отправляют в космос, чтобы улучшить видимость инфракрасных лучей.

Этот осциллограф, который измеряет сетевое напряжение в розетке, показывает частоту в 59,7 герц и период колебаний 117 миллисекунд

Взаимоотношение между частотой и длиной волны

Частота и длина волны обратно пропорциональны друг другу. Это значит, что по мере увеличения длины волны частота уменьшается и наоборот. Это легко представить: если частота колебаний волнового процесса высокая, то время между колебаниями намного короче, чем у волн, частота колебаний которых меньше. Если представить волну на графике, то расстояние между ее пиками будет тем меньше, чем больше колебаний она совершает на определенном отрезке времени.

Чтобы определить скорость распространения волны в среде, необходимо умножить частоту волны на ее длину. Электромагнитные волны в вакууме всегда распространяются с одинаковой скоростью. Эта скорость известна как скорость света. Она равна 299&nbsp792&nbsp458 метрам в секунду.

Свет

Видимый свет — электромагнитные волны с частотой и длиной, которые определяют его цвет.

Длина волны и цвет

Самая короткая длина волны видимого света — 380 нанометров. Это фиолетовый цвет, за ним следуют синий и голубой, затем зеленый, желтый, оранжевый и, наконец, красный. Белый свет состоит из всех цветов сразу, то есть, белые предметы отражают все цвета. Это можно увидеть с помощью призмы. Попадающий в нее свет преломляется и выстраивается в полосу цветов в той же последовательность, что в радуге. Эта последовательность — от цветов с самой короткой длиной волны, до самой длинной. Зависимость скорости распространения света в веществе от длины волны называется дисперсией.

Радуга над рекой Ниагара

Радуга образуется похожим способом. Капли воды, рассеянные в атмосфере после дождя, ведут себя так же как призма и преломляют каждую волну. Цвета радуги настолько важны, что во многих языках существуют мнемоника, то есть прием запоминания цветов радуги, настолько простой, что запомнить их могут даже дети. Многие дети, говорящие по-русски, знают, что «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан». Некоторые люди придумывают свою мнемонику, и это — особенно полезное упражнение для детей, так как, придумав свой собственный метод запоминания цветов радуги, они быстрее их запомнят.

Свет, к которому человеческий глаз наиболее чувствителен — зеленый, с длиной волны в 555 нм в светлой среде и 505 нм в сумерках и темноте. Различать цвета могут далеко не все животные. У кошек, например, цветное зрение не развито. С другой стороны, некоторые животные видят цвета намного лучше, чем люди. Например, некоторые виды видят ультрафиолетовый и инфракрасный свет.

Отражение света

Бриллиантовое кольцо

Цвет предмета определяется длиной волны света, отраженного с его поверхности. Белые предметы отражают все волны видимого спектра, в то время как черные — наоборот, поглощают все волны и ничего не отражают.

На первом рисунке: правильная огранка бриллиантов. Свет отражается вверх, по направлению к глазу и алмаз сверкает. На втором и третьем рисунках: неправильная огранка. Свет отражается в оправу и в стороны и алмазы выглядят тусклыми.

Один из естественных материалов с высоким коэффициентом дисперсии — алмаз. Правильно обработанные бриллианты отражают свет как от наружных, так и от внутренних граней, преломляя его, как и призма. При этом важно, чтобы большая часть этого света была отражена вверх, в сторону глаза, а не, например, вниз, внутрь оправы, где его не видно. Благодаря высокой дисперсии бриллианты очень красиво сияют на солнце и при искусственном освещении. Стекло, ограненное так же, как бриллиант, тоже сияет, но не настолько сильно. Это связано с тем, что, благодаря химическому составу, алмазы отражают свет намного лучше, чем стекло. Углы, используемые при огранке бриллиантов, имеет огромное значение, потому что слишком острые или слишком тупые углы либо не позволяют свету отражаться от внутренних стен, либо отражают свет в оправу, как показано на иллюстрации.

Спектроскопия

Для определения химического состава вещества иногда используют спектральный анализ или спектроскопию. Этот способ особенно хорош, если химический анализ вещества невозможно провести, работая с ним непосредственно, например, при определении химического состава звезд. Зная, какое электромагнитное излучение поглощает тело, можно определить, из чего оно состоит. Абсорбционная спектроскопия, являющаяся одним из разделов спектроскопии, определяет какое излучение поглощается телом. Такой анализ можно делать на расстоянии, поэтому его часто используют в астрономии, а также в работе с ядовитыми и опасными веществами.

Определение наличия электромагнитного излучения

Видимый свет, так же как и всё электромагнитное излучение — это энергия. Чем больше энергии излучается, тем легче эту радиацию измерить. Количество излученной энергии уменьшается по мере увеличения длины волны. Зрение возможно именно благодаря тому, что люди и животные распознают эту энергию и чувствуют разницу между излучением с разной длиной волны. Электромагнитное излучение разной длины ощущается глазом как разные цвета. По такому принципу работают не только глаза животных и людей, но и технологии, созданные людьми для обработки электромагнитного излучения.

Видимый свет

Люди и животные видят большой спектр электромагнитного излучения. Большинство людей и животных, например, реагируют на видимый свет, а некоторые животные — еще и на ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Способность различать цвета — не у всех животных — некоторые, видят только разницу между светлыми и темными поверхностями. Наш мозг определяет цвет так: фотоны электромагнитного излучения попадают в глаз на сетчатку и, проходя через нее, возбуждают колбочки, фоторецепторы глаза. В результате по нервной системе передается сигнал в мозг. Кроме колбочек, в глазах есть и другие фоторецепторы, палочки, но они не способны различать цвета. Их назначение — определять яркость и силу света.

Колбочки в сетчатке глаза чаек и многих других птиц содержит капли красного или желтого масла

В глазу обычно находится несколько видов колбочек. У людей — три типа, каждый из которых поглощает фотоны света в пределах определенных длин волны. При их поглощении происходит химическая реакция, в результате которой в мозг поступают нервные импульсы с информацией о длине волны. Эти сигналы обрабатывает зрительная зона коры головного мозга. Это — участок мозга, ответственный за восприятие звука. Каждый тип колбочек отвечает только за волны с определенной длиной, поэтому для получения полного представления о цвете, информацию, полученную от всех колбочек, складывают вместе.

У некоторых животных еще больше видов колбочек, чем у людей. Так, например, у некоторых видов рыб и птиц их от четырех до пяти типов. Интересно, что у самок некоторых животных больше типов колбочек, чем у самцов. У некоторых птиц, например у чаек, которые ловят добычу в воде или на ее поверхности, внутри колбочек есть желтые или красные капли масла, которые выступают в роли фильтра. Это помогает им видеть большее количество цветов. Подобным образом устроены глаза и у рептилий.

Этот инфракрасный термометр определяет температуру измеряемого объекта на расстоянии, по его тепловому излучению

Инфракрасный свет

У змей, в отличие от людей, не только зрительные рецепторы, но и чувствительные органы, которые реагируют на инфракрасное излучение. Они поглощают энергию инфракрасный лучей, то есть реагируют на тепло. Некоторые устройства, например приборы ночного видения, также реагируют на тепло, выделяемое инфракрасным излучателем. Такие устройства используют военные, а также для обеспечения безопасности и охраны помещений и территории. Животные, которые видят инфракрасный свет, и устройства, которые могут его распознавать, видят не только предметы, которые находятся в их поле зрения на данный момент, но и следы предметов, животных, или людей, которые находились там до этого, если не прошло слишком много времени. Например, змеям видно, если грызуны копали в земле ямку, а полицейские, которые пользуются прибором ночного видения, видят, если в земле были недавно спрятаны следы преступления, например, деньги, наркотики, или что-то другое. Устройства для регистрации инфракрасного излучения используют в телескопах, а также для проверки контейнеров и камер на герметичность. С их помощью хорошо видно место утечки тепла. В медицине изображения в инфракрасном свете используют для диагностики. В истории искусства — чтобы определить, что изображено под верхним слоем краски. Устройства ночного видения используют для охраны помещений.

Обыкновенная или зеленая игуана видит ультрафиолетовый свет. Фотография размещена с разрешения автора

Ультрафиолетовый свет

Некоторые рыбы видят ультрафиолетовый свет. Их глаза содержат пигмент, чувствительный к ультрафиолетовым лучам. Кожа рыб содержит участки, отражающие ультрафиолетовый свет, невидимый для человека и других животных — что часто используется в животном мире для маркировки пола животных, а также в социальных целях. Некоторые птицы тоже видят ультрафиолетовый свет. Это умение особенно важно во время брачного периода, когда птицы ищут потенциальных партнеров. Поверхности некоторых растений также хорошо отражают ультрафиолетовый свет, и способность его видеть помогает в поиске пищи. Кроме рыб и птиц, ультрафиолетовый свет видят некоторые рептилии, например черепахи, ящерицы и зеленые игуаны (на иллюстрации).

Человеческий глаз, как и глаза животных, поглощает ультрафиолетовый свет, но не может его обработать. У людей он разрушает клетки глаза, особенно в роговице и хрусталике. Это, в свою очередь, вызывает различные заболевания и даже слепоту. Несмотря на то, что ультрафиолетовый свет вредит зрению, небольшое его количество необходимо людям и животным, чтобы вырабатывать витамин D. Ультрафиолетовое излучение, как и инфракрасное, используют во многих отраслях, например в медицине для дезинфекции, в астрономии для наблюдения за звездами и другими объектами и в химии для отверждения жидких веществ, а также для визуализации, то есть для создания диаграмм распространения веществ в определенном пространстве. С помощью ультрафиолетового света определяют поддельные банкноты и пропуска, если на них должны быть напечатаны знаки специальными чернилами, распознаваемыми с помощью ультрафиолетового света. В случае с подделкой документов ультрафиолетовая лампа не всегда помогает, так как преступники иногда используют настоящий документ и заменяют на нем фотографию или другую информацию, так что маркировка для ультрафиолетовых ламп остается. Существует также множество других применений для ультрафиолетового излучения.

Цветовая слепота

Из-за дефектов зрения некоторые люди не в состоянии различать цвета. Эта проблема называется цветовой слепотой или дальтонизмом, по имени человека, который первый описал эту особенность зрения. Иногда люди не видят только цвета с определенной длиной волны, а иногда они не различают цвета вообще. Часто причина — недостаточно развитые или поврежденные фоторецепторы, но в некоторых случаях проблема заключается в повреждениях на проводящем пути нервной системы, например в зрительной коре головного мозга, где обрабатывается информация о цвете. Во многих случаях это состояние создает людям и животным неудобства и проблемы, но иногда неумение различать цвета, наоборот — преимущество. Это подтверждается тем, что, несмотря на долгие годы эволюции, у многих животных цветное зрение не развито. Люди и животные, которые не различают цвета, могут, например, хорошо видеть камуфляж других животных.

На этом изображении из диагностических таблиц для диагностики дальтонизма люди с нормальным зрением видят число 74

Несмотря на преимущества цветовой слепоты, в обществе ее считают проблемой, и для людей с дальтонизмом закрыта дорога в некоторые профессии. Обычно они не могут получить полные права по управлению самолетом без ограничений. Во многих странах водительские права для этих людей тоже имеют ограничения, а в некоторых случаях они не могут получить права вообще. Поэтому они не всегда могут найти работу, на которой необходимо управлять автомобилем, самолетом, и другими транспортными средствами. Также им сложно найти работу, где умение определять и использовать цвета имеет большое значение. Например, им трудно стать дизайнерами, или работать в среде, где цвет используют, как сигнал (например, об опасности).

Проводятся работы по созданию более благоприятных условий для людей с цветовой слепотой. Например, существуют таблицы, в которых цвета соответствует знакам, и в некоторых странах эти знаки используют в учреждениях и общественных местах наряду с цветом. Некоторые дизайнеры не используют или ограничивают использование цвета для передачи важной информации в своих работах. Вместо цвета, или наряду с ним, они используют яркость, текст, и другие способы выделения информации, чтобы даже люди, не различающие цвета, могли полостью получить информацию, передаваемую дизайнером. В большинстве случаев люди с цветовой слепотой не различают красный и зеленый, поэтому дизайнеры иногда заменяют комбинацию «красный = опасность, зеленый = все нормально» на красный и синий цвета. Большинство операционных систем также позволяют настроить цвета так, чтобы людям с цветовой слепотой было все видно.

Цвет в машинном зрении

Машинное зрение в цвете — быстроразвивающаяся отрасль искусственного интеллекта. До недавнего времени большая часть работы в этой области проходила с монохромными изображениями, но сейчас все больше научных лабораторий работают с цветом. Некоторые алгоритмы для работы с монохромными изображениями применяют также и для обработки цветных изображений.

Камера Canon 5D автоматически находит человеческие лица и настраивается по одному из них на резкость

Применение

Машинное зрение используется в ряде отраслей, например для управления роботами, самоуправляемыми автомобилями, и беспилотными летательными аппаратами. Оно полезно в сфере обеспечения безопасности, например для опознания людей и предметов по фотографиям, для поиска по базам данных, для отслеживания движения предметов, в зависимости от их цвета и так далее. Определение местоположения движущихся объектов позволяет компьютеру определить направление взгляда человека или следить за движением машин, людей, рук, и других предметов.

Чтобы правильно опознать незнакомые предметы, важно знать об их форме и других свойствах, но информация о цвете не настолько важна. При работе со знакомыми предметами, цвет, наоборот, помогает быстрее их распознать. Работа с цветом также удобна потому, что информация о цвете может быть получена даже с изображений с низким разрешением. Для распознавания формы предмета, в отличие от цвета, требуется высокое разрешение. Работа с цветом вместо формы предмета позволяет уменьшить время обработки изображения, и использует меньше компьютерных ресурсов. Цвет помогает распознавать предметы одинаковой формы, а также может быть использован как сигнал или знак (например, красный цвет — сигнал опасности). При этом не нужно распознавать форму этого знака, или текст, на нем написанный. На веб-сайте YouTube можно увидеть множество интересных примеров использования цветного машинного зрения.

Обработка информации о цвете

Оптическая иллюзия с цветом

Фотографии, которые обрабатывает компьютер, либо загружены пользователями, либо сняты встроенной камерой. Процесс цифровой фото- и видеосъемки освоен хорошо, но вот обработка этих изображений, особенно в цвете, связана с множеством трудностей, многие из которых еще не решены. Это связано с тем, что цветное зрение у людей и животных устроено очень сложно, и создать компьютерное зрение наподобие человеческого — непросто. Зрение, как и слух, основано на адаптации к окружающей среде. Восприятие звука зависит не только от частоты, звукового давления и продолжительности звука, но и от наличия или отсутствия в окружающей среде других звуков. Так и со зрением — восприятие цвета зависит не только от частоты и длины волны, но и от особенностей окружающей среды. Так, например, цвета окружающих предметов влияют на наше восприятие цвета.

С точки зрения эволюции такая адаптация необходима, чтобы помочь нам привыкнуть к окружающей среде и перестать обращать внимание на незначительные элементы, а направить все наше внимание на то, что меняется в окружающей обстановке. Это необходимо для того, чтобы легче замечать хищников и находить пищу. Иногда из-за этой адаптации происходят оптические иллюзии. Например, в зависимости от цвета окружающих предметов, мы воспринимаем цвет двух тел по-разному, даже когда они отражают свет с одинаковой длиной волны. На иллюстрации — пример такой оптической иллюзии. Коричневый квадрат в верхней части изображения (второй ряд, вторая колонка) выглядит светлее, чем коричневый квадрат в нижней части рисунка (пятый ряд, вторая колонка). На самом деле, их цвета одинаковы. Даже зная об этом, мы все равно воспринимаем их, как разные цвета. Поскольку наше восприятие цвета устроено так сложно, программистам трудно описать все эти нюансы в алгоритмах для машинного зрения. Несмотря на эти трудности, мы уже достигли многого в этой области.

Литература

Автор статьи: Kateryna Yuri

Unit Converter articles were edited and illustrated by Анатолий Золотков

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Единицы измерения высоты звука | Digital Music Academy

Как уже упоминалось, поскольку высота звука является репрезентацией частоты звуковых колебаний, как правило, используются единицы измерения частоты — Герцы (Hz), где количество Герц, это количество колебаний в секунду: 

1 Гц = 1/С

Однако, используются и альтернативные системы измерения высоты звука, основанные на физиологическом (Барки) и психофизиологическом (Мелы) механизме его восприятия.

«Критические полосы» и Барки

Критическая полоса (ее также называют полосой равной разборчивости) — это минимальная полоса частот, которая возбуждает одну и ту же часть базилярной мембраны. В частотном промежутке от 0 до 16 кГц опытным путем были определены 24 критические полосы:

0-100 Гц,
100-200 Гц,
200-300 Гц,
300- 400 Гц,
400-510 Гц,
510-630 Гц,
630-770 Гц,
770-920 Гц,
920-1080 Гц,
1080- 1270 Гц,
1270-1480 Гц,
1480-1720 Гц,
1720-2000 Гц,
2000-2320 Гц,
2320- 2700 Гц,
2700-3150 Гц,
3150-3700 Гц,
3700-4400 Гц,
4400-5300 Гц,
5300- 6400 Гц,
6400-7700 Гц,
7700-9500 Гц,
9500-12 000 Гц
12 000-15 500 Гц

Звуковой сигнал в пределах одной и той же критической полосы как бы обобщается мозгом, создавая близкие слуховые ощущения. Если же звуковой сигнал переходит из одной критической полосы в другую, то слуховые ощущения в момент перехода заметно изменяются, потому что мозг анализирует информацию, полученную из разных критических полос, раздельно. Это не значит, что два тона, попавшие в одну критическую полосу, не различимы на слух, однако, слуховые ощущения внутри одной полосы очень близки, а в разных полосах — отличаются существенно. Участки базилярной мембраны, соответствующие критическим полосам, имеют приблизительно равную длину, которая составляет 1,2 мм на полосу.

Для удобства работы с критическими полосами существует специальная единица измерения частоты — Барк . В таблице приведены критические полосы и соответствующие им параметры:

Барк, № полосы	Критическая полоса (диапаз.), Гц	Ширина критической полосы, Гц	Центральная частота критической полосы, Гц
0	0-00	100	50
1	100-200	100	150
2	200 — 300	100	250
3	300 — 400	100	350
4	400-510	110	450
5	510-630	120	570
6	630 — 770	140	700
7	770 — 920	150	840
8	920 — 1080	160	1000
9	1080-1270	190	1170
10	1270-1480	210	1370
11	1480-1720	240	1600
12	1720 — 2000	280	1850
13	2000-2310	320	2150
14	2320 — 2700	380	2500
15	2700-3150	450	2900
16	3150-3700	550	3400
17	3700-4400	700	4000
18	4400 — 5300	900	4800
19	5300 — 6400	1100	5800
20	6400 — 7700	1300	7000
21	7700 — 9500	1800	8500
22	9500-12 000	2500	10500
23	12 000-15 500	3500	13500

 

Измерение субъективного ощущения высоты и Мелы

На этой шкале равное изменение частоты в Мелах соответствует равному изменению ощущения высоты тона. Уже привычная нам шкала частот с единицей измерения “герц” такого свойства не имеет. Например, изменения частоты от 500 до 1000 Гц и от 1000 до 2000 Гц воспринимаются на слух слушателем, как неравные. В то же самое время звуковой сигнал с частотой 1000 мел кажется слушателю ровно в два раза “выше”, чем сигнал с частотой 500 мел, и в два раза “ниже”, чем сигнал с частотой 2000 мел.  (Закон Вебера-Фехнера):

Итак, частотные параметры звука могут измеряться в Герцах, Мелах и Барках.

Герц — это единица измерения, которой удобно пользоваться при проведении спектрального анализа.

Мел и Барк — это психофизиологические акустические единицы измерения высоты тона, используемые в психоакустике при оценке субъективной высотой тона.

Как видно из графика, шкалы барков и мелов приблизительно совпадают, хотя некоторые расхождения наблюдаются в области средних частот:

 

***

В музыке используются другие шкалы для оценки высоты тона — музыкальные: полутоны, тоны, октавы и другие музыкальные интервалы. Следует отметить, что связь с психофизической шкалой высоты тона, построенной для чистых тонов, неоднозначна. До частоты примерно 5000 Гц увеличение высоты тона на октаву связано с удвоением частоты. Например, переход от ноты ля первой октавы к ноте ля второй октавы соответствует увеличению частоты от 440 до 880 Гц. Но выше частоты 5000 Гц это соответствие нарушается — чтобы получить ощущение увеличения высоты на октаву, надо увеличить соотношение частот почти в 10 раз, что следует иметь в виду при создании компьютерных композиций. Это дало основание некоторым ученым предложить две размерности высоты тона: психофизическую в мелах, пропорциональную в некоторых пределах логарифму частоты, установленную для чистых тонов (pitch height) и музыкальную, соответствующую названию нот (pitch chroma), которая может быть определена примерно до 5000 Гц. Следует отметить, что даже музыканты с абсолютным музыкальным слухом затрудняются в определении нот для звуков с частотой выше 5000 Гц. Это говорит о том, что механизмы восприятия высоты тона до 5000 Гц и выше — различны. (И. Алдошина)

Частота — Единицы измерения — Энциклопедия по машиностроению XXL

Целесообразно записать эти уравнения в безразмерном виде, введя следующие единицы измерения всех фигурирующих в них величин для длины, частоты, скорости, давления и температуры это будут соответственно h, v/li , v/h, pv /h и Ahv/x- Ниже в этом параграфе (а также в задачах к нему) все буквы обозначают соответствующие безразмерные величины. Уравнения принимают вид  [c.312]

В отличие от частоты релаксации резонансная частота очень стабильна и слабо зависит от температуры и других факторов. Поэтому спектральные линии служат эталонами единиц измерения.  [c.111]

Объектами государственной стандартизации являются общетехнические и организационно-методические правила и нормы (например, ряды номинальных частот и. напряжений электрического тока, допуски и посадки, резьбы, предпочтительные числа, нормы точности зубчатых передач и др.) научно-технические термины и обозначения единицы измерений и эталоны единиц измерений системы нормативно-технической, конструкторской, технологической, эксплуатационной и ремонтной документации, документации в области организации и управления производством и др.  [c.47]

МАКСИМАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ E l I]j ДЛЯ ТРЕХФАЗНЫХ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ С ДВУМЯ СИСТЕМАМИ ПРИ ЧАСТОТЕ 50 Гц (ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЯ B-kA -km ) ПРИ ТРЕХ РАБОЧИХ НАПРЯЖЕНИЯХ (110-380 кВ)  [c.437]

Также возросли масштабы и объем работ в области метрологии и измерительной техники. За последнее время утвержден ряд новых государственных эталонов единиц измерений длины, массы, времени и частоты, ионизирующих излучений, силы тока, света и магнитного потока. Эти эталоны составляют уникальный комплекс измерительных средств, которые с наивысшей возможной точностью воспроизводят величины соответствуюш,их единиц измерений.  [c.14]

Здесь X и о — параметры эмпирического распределения, полученные из результатов обработки (в единицах измерения) дг —середины интервалов по таблице эмпирического распределения в тех же единицах h — ширина интервала в тех же единицах я,-—частота (число наблюдений в интервале номер г) п — общее число наблюдений Л и S — масштабы графика в мм Xj j и уд,. —координаты точек полигона распределения в масштабе графика (точнее, Уд,- —высоты прямоугольников гистограммы).  [c.307]

Чтобы иметь возможность количественного сопоставления громкостей звуков различных частот, введено понятие об уровне громкости, единицей измерения которого является фон. По определению, уровень громкости в фонах численно  [c.350]

Источником звука является колеблющееся тело, например сгущение и разрежение воздуха, вызываемое взрывом или ударом молота о наковальню, колебание струны при прикасании к ней и т. д. Эти колебания образуют звуковую волну, действующую на слуховой орган человека они измеряются герцами. Герц — это единица измерения частоты колебаний, которая соответствует од-  [c.126]

Э. единицы времени воспроизводят одновременно и единицу частоты—герц, их и наз. Э. времени и частоты. Поскольку единица длины—метр—воспроизводятся через секунду и скорость света, появилась тенденция к созданию единых исходных Э. времени, частоты и длины Э. времени и частоты—сложные комплексы, содержащие системы формирования единиц времени и частоты и шкал времени, системы измерения частот стабилизированных лазеров, служащих для воспроизведения размера метра, системы внеш. сличений национальных Э. между собой. На рис. 1 приведена структурная схема Э. времени и частоты России, являющегося частью единого Э. времени, частоты и длины.  [c.640]

При вычислении коэффициента быстроходности параметры в формулу (16.16) подставляют в следующих единицах измерения частота вращения рабочего колеса п — об/мин подача насоса Q — mV напор насоса Я — м.  [c.233]

Как правило, в селективных усилителях предусмотрен широкополосный режим работы Низкочастотные измерительные усилители применяют для усиления и измерения переменных напряжений в полосе частот от единиц герц до 200 кГц. Усилители этого класса могут иметь встроенные фильтры, позволяющие проводить измерение при строго заданном ходе частотных характеристик (кривые А, В, С, D) [Г2]  [c.240]

Единицы измерения % позволяют сопоставлять самые разные методы термометрии. Чувствительность 8 имеет вид функции, осциллирующей при изменении температуры с удвоенной частотой по сравнению с колебаниями интенсивности света.  [c.159]

В молекулярной спектроскопии термин частота колебаний может относиться и к колебанию молекул (буквенное обозначение со, а единица измерения см ). Также встречается термин частота перехода атома пли молекулы с одного энергетического уровня иа другой (буквенное обозначение у). В этом случае речь идет не о числе переходов, а о энергии перехода, измеряемой в единицах частоты электромагнитных колебаний у  [c.12]

Наименование Тип Единица измерения Шкалы Частота, кГц Класс точно- сти Габариты, мм  [c.117]

Герц — единица измерения частоты колебаний, соответствующая одному периоду (циклу) в секунду.  [c.194]

Неотложной задачей является распространение точных измерений на области очень малых и больших значений измеряемых величин (малых и больших масс, глубокого вакуума и сверхвысоких давлений, сверхнизких и сверхвысоких температур, сверхвысоких частот и др.). Необходимость передачи размера единиц измерений приборам, измеряющим исчезающе малые или сверхбольшие значения величин, часто не позволяет ограничиваться одним эталоном ч требует создания нескольких независимых специальных эталонов для одной и той же величины.  [c.14]

В отличие от частоты релаксации резонансная частота очень стабильна и слабо зависит от температуры и других факторов. Поэтому спектральные линии служат эталонами единиц измерения. С понижением температуры обычно лишь уменьшается затухание Г и максимум е» (со) становится более острым.  [c.139]

Очевидно, что единица измерения а, с , и, следовательно, параметр а представляет собой угловую скорость (иногда параметр о называют угловой частотой). Полный цикл колебания определяется углом 0= 2л. Время, в течение которого осуществляется этот цикл, представляет собой период колебаний. Таким образом, при 0= —2л время и, следовательно, 2л=ат, и поэтому параметр 0=2я/т.  [c.306]

В табл. 26 приведены данные о сроках службы, необходимой частоте регулировок, длительности замен и регулировок и относительных баллах ненадежности, учитывающих все эти факторы для перечисленных главных элементов гидросистем. За единицу измерения взята ненадежность насоса.  [c.57]

Здесь YJ — амплитуда колебаний массы Мр начальная фаза и ш — круговая частота свободных колебаний (число колебаний в 2я секунд). На рис. 13.9 показаны Т — период колебаний (наименьший интервал времени, через который повторяется любое значение колеблющейся величины),/= 1/Г — частота колебаний (число колебаний в 1 с). Единица Измерения частоты колебаний — Герц (Гц -  [c.352]

Частота — Единицы измерения и меры 5, 14 Чеканка 302, 991  [c.1141]

По проекту ГОСТа на единицы измерения физических величин угловую скорость в об1мин называют частотой вращения.  [c.107]

МЙКРО… (от греч. mikros — малый) — приставка к наименованию единицы измерения для образования наименования дольной единицы, составляю1цей одну миллионную долю от исходной единицы. Обозначается мк, U. Напр., 1 МКС (микросекунда) = 10″ с. МИКРОВОЛНОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ — область радиоспектроскопии, в к-рой спектры атомов и молекул в газовой фазе исследуют в диапазоне от дециметровых до субмиллиметровых длин волн (10 — IQi Гц). Объектами М. с. являются вращательные и НЧ колебательные спектры молекул, молекулярных ионов, комплексов и радикалов, тонкая и сверхтонкая структура молекулярных спектров, спектры тонкой и сверхтонкой структуры атомов и ионов, электронные спектры возбуждённых атомов (см. Молекулярные спектры. Атомные спектры). В микроволновых спектрометрах используют монохроматические, перестраиваемые по частоте источники излучения — генераторы СВЧ  [c.133]

Си7(Мп1ь (в произвольных единицах), измеренная в переменном поле с частотой 200 Гц и среднеквадратичным значением напряжённости 2,3 Э, для состаренного при длительном низкотемпературном отжиге (Л), закалённого (.Q) и пластически деформированного (СТУ) образцов [б].  [c.154]

ФОН (от греч. phona — звук) — внесистемная единица измерения уровня громкости звука равна уровню громкости звука, для к-рого уровень звукового давления равногромкого с ним звука чистого тона с частотой 1000 Гц равен  [c.335]

В метрологии за основную принята система СИ. Ф. ф. к. в ней применяются для установления соотношений между единицами физ. величин с целью их воспроизведения. При этом возникает единая система взаимосвязанных эталонов осн. единиц. Такая система эталонов базируется в осн. на квантовых явлениях (квантовая метрология), ее осн. элемент—эталон времени-частоты. Повышение точности измерения с привело к тому, что оказалось выгоднее фиксировать значение константы с и принять (1983) новое определение единицы длины метра как расстояния, проходимого в вакууме плоской эл. Гк1агн. волной за (1/с) долю секунды. Т, о., эталон длины стал связан с эталоном времени-частоты, в результате чего точность воспроизведения единиць[ длины существенно повысилась.  [c.382]

Неправильно было бы делать вывод о том, что если ощущение определенных колебаний есть свойство человеческого организма, то эти колебания существуют только в ощущениях человека. Просто человеческий организм является прибором, могущим проводить замеры и имеющим определенную полосу пропускания . Что же касается того обстоятельства, что единицы измерения определяются свойствами применяемых при замерах приборов, то с этим приходится встречаться во всех областях техники и во многих областях науки. Человеческое ухо способно воспринимать колебания с частотами от 10 до 16 ООО—20 ОООгг , если эти колебания достаточны для создания определенного звукового давления. Такие колебания и называются звуковыми.  [c.320]

Шкала уровня громкости звука в фонах, которая при частоте в 1000 гц совпадает со шкалой уровня громкости звука в децибелах, является в последнем случае шкалой субъективных единиц измерения и, к сожалению, нелинейной шкалой из-за того, что закон Вебера — Фехнера о чувствительности человеческого уха очень грубо оценивает его свойства. Для получения линейной шкалы измерения уровня громкости звука введена субъективная  [c.330]

Единицей измерения уровня (силы) шума принят децибел (дб), а частота шума (вибрации) измеряется в герцах (Гц). Уровень шума в производстве измеряют шумо-мерами типа Ш-ЗМ, АШ-2М, ИНШ-2. Предельно допустимые значения производственного шума с учетом его частоты приведены в табл. 4.  [c.453]

При расчетах с учетом случайных нагрузок необходим график нагрузка—-частота пра1вило накопления повреждений наиболее просто применяется после сведения зависимости нагрузка— прогиб к ряду шагов (рис. 15.8). Если начертить кривую частоты нагрузки на одном листе с кривой а — lgЛf, тогда видно, во сколько р,аз один сложный цикл переменного нагружения больше любой дадной величины нагрузки, приходящейся на милю, за единицу времени или за какую-нибудь другую единицу измерения. Таким образом, мы получим вид циклов, обозначенных п. На рис. 15.8 число циклов нагрузки за милю между пределами нагрузки, изображенной отрезками ОА и ОВ, есть (это значит, что п =ВВ —А А циклов) повреждения, соответствующие этой группе нагрузок, определяются приблизительно Ав- Учитывая все интервалы нагружения,  [c.407]

В международных рекомендациях величина, измеряемая в оборотах ь секунду (об[сек), именуется частотой вращения. Предполагается обсудить целесообразность введения этого иаименоваиия в стандарты СССР при согласовании проекта единого стандарта на единицы измерений. Очевидно, 1 об/сек = 2 рад сек.  [c.60]

В соответствии с определением, данным в главе 3, в этом параграфе за чувствительность мы будем принимать среднюю плотность экспозиции (плотность энергии) записывающего света, при которой записываемая синусоидальная решетка имеет дифракционную эффективность 1%. Единицей измерения чувствительности в этом случае будет Дж/см . Для экспериментального определения S на ПВМС записывается синусоидальная решетка с заданной пространственной частотой V. От величины v зависит амплитуда модуляции считывающего света. Поэтому для достижения однозначности вместе с чувствительностью должна указываться пространственная частота, при которой производились измерения. Как правило, в литературе приводятся чувствительности ПВМС для пространственных частот, соответствующих максимуму передаточной характеристики, где величина является минимальной.  [c.154]

За единицу интенсивности звука условно принят 1 б (белл) — наименьшая сила звукового давления, воспринимаемая ухом здорового человека. На практике обычно пользуются единицей, в 10 раз меньшей, — децибеллом 1 дб = 0,1 б). В качестве единицы измерения частоты звуковых колебаний принят герц — частота, соответствующая одному колебанию в секунду. Слуховой аппарат человека воспринимает звуковые колебания в пределах от 20 до 20 ООО Гц. Звуковые колебания частотой ниже 20 Гц называются инфразвуком, а выше 20 000 Гц—ультразвуком. Эти области звуковых колебаний человеком не воспринимаются, однако ультразвуковые колебания неблагоприятно действуют на организм человека. Они могут вызывать преждевременное утомление, слабость, сонливость, неприятное ощущение в ушах, головные боли. При длительном воздействии ультразвука нарушаются функции периферической нервной системы, вестибулярного аппарата, изменяется артериальное давление.  [c.123]

Единицы измерения Предельно допустимые уровни виброскорости (в 56) относительно 510- см/сек и соотоетствующие им абсолютные величины в см сек для октавных полос со среднегеометрическими и граничными частотами в гц  [c.266]

Интенсивность механических воздействий на РЭА зависит от объекта, на котором она устанавливается, и характеризуется частотой колебаний возмущающей силы, амплитудой или перемещением и мгновенной скоростью. Основные парамегры механических воздействий и их единицы измерения следующие  [c.736]

Ной — внесистемная единица измерения уровня шума. Предложена амер. ученым Крайтером. Он учел индивидуальность восприятия различными людьми звука данной частоты и громкости и усреднил эти данные. За один ной принята шумность равномерного шума в полосе частот 910—1090 Гц при уровен звукового давления 40 дБ. В наст, время система Крайтера принята в ряде западных стран. Нои сходны с сонами рост шумности вдвое соответствует росту уровня воспринимаемого шума на 10 РНдБ, т. е. 2 Ной = 50 PN дБ, 4 ной = 60 PN дБ и т. д. Перевод уровня шума, выраженного в НОЯХ, в децибелы осуществляется с помощью пересчетных таблиц.  [c.304]

В период с 1927 по 1934 г. Комитетом по стандартизации при Совете Труда и Обороны были утверждены первые стандарты на метрические меры, на механические, электрические, магнитные, тепловые, световые, акустические единицы, единицы рентгеновского излучения, радиоактивности, давления, частоты и времени. Международную температурнл ю шкалу и др. Основным недостатком утвержденных И стандартов на единицы измерения было то, что одни стандарты основывались на системе МТС (метр — тонна — секунда), а другие — на системе СГС  [c.13]

Неоднократно обращается внимание на возможные источники ошибок и недостатки приборов, а также на ограничения, налагаемые материалами и зависящие от экспериментатора. Следуя рекомендациям Комитета королевского общества, в тексте отдается предпочтение волновым числам, а не длинам золн. Аргументация принятия частот в шкале волновых чисел в качестве основных единиц измерения была кратко рассмотрена Джонсо м и Сандорфи [4]. Однако, поскольку многие результаты публи-  [c.11]

За единицу измерения положения полос быпо принято волновое число (V), которое выражается в обратных сантиметрах (см ) и называется обычно частотой, хотя на самом деле единица частоты (у) имеет размерность обратной секунды (сек. ). Для указания положения полосы используется также длина волны (X), измеряемая в микронах ( л). Соотнощение этих единиц определяется выражениями  [c.14]

Угловая скорость и частота вращения имеют одинаковую >азмерность (Т ), но разные единицы измерения угловая ско-юсть [со] = 1 рад/с, частота вращения [и] = 1 с , угловая частота ш]= 1 с следовательно, по единице физической величины иногда нельзя судить о самой величине.  [c.22]

---

Формула циклической частоты. Циклическая частота – что и как? Непрямые методы измерения

ЧАСТОТА КОЛЕБАНИЙ, числоколебаний в 1 с. Обозначается. Если T -периодот колебаний, то= 1/T; измеряется в герцах (Гц).Угловая частотаколебаний= 2= 2/T рад/с.

ПЕРИОД колебаний, наименьший промежуток времени, через который совершающая колебания системавозвращается в то же состояние, в котором она находилась в начальный момент, выбранный произвольно. Период -величина, обратная частоте колебаний.Понятие»период» применимо, например, в случае гармонических колебаний, однако часто применяется и для слабо затухающих колебаний.

Круговая или циклическая частотаω

При изменении аргумента косинуса, либо синуса на 2π эти функции возвращаются к прежнему значению. Найдем промежуток времени T, в течение которого фаза гармонической функции изменяется на 2π .

ω(t + T) + α = ωt + α + 2π, или ωT = 2π.

Время T одного полного колебания называется периодом колебания. Частотой ν называют величину, обратную периоду

Единица измерения частоты — герц (Гц), 1 Гц = 1 с -1 .

Круговая, или циклическая частоты ω в 2π раз больше частоты колебаний ν. Круговая частота — это скорость изменения фазы со временем. Действительно:

.

АМПЛИТУДА (от латинского amplitudo — величина), наибольшее отклонение от равновесного значения величины, колеблющейся по определенному, в том числе гармоническому, закону; смотри такжеГармонические колебания.

ФАЗА КОЛЕБАНИЙ аргумент функцииcos (ωt + φ), описывающей гармонический колебательный процесс (ω — круговая частота, t — время, φ — начальная фаза колебаний, т. е. фаза колебаний вначальный момент времениt = 0)

Смещение, скорость, ускорение колеблющейся системы частиц.

Энергия гармонических колебаний.

Гармонические колебания

Важным частным случаем периодических колебаний являются гармонические колебания, т.е. такие изменения физической величины, которые идут по закону

где . Из курса математики известно, что функция вида (1) меняется в пределах от А до -А, и что наименьший положительный период у нее. Поэтому гармоническое колебание вида (1) происходит с амплитудой А и периодом.

Не следует путать циклическую частоту и частоту колебаний. Между ними простая связь. Так как, а, то.

Величина называется фазой колебания. При t=0 фаза равна, потомуназывают начальной фазой.

Отметим, что при одном и том же t:

где — начальная фаза.Видно, что начальная фаза для одного и того же колебания есть величина, определенная с точнотью до. Поэтому из множества возможных значений начальной фазы выбирается обычно значение начальной фазы наименьшее по модулю или наименьшее положительное. Но делать это необязательно. Например, дано колебание, то его удобно записать в видеи работать в дальнейшем с последним видом записи этого колебания.

Можно показать, что колебания вида:

где имогут быть любого знака, с помощью простых тригонометрических преобразований всегда приводится к виду (1), причем,, ане равна, вообще говоря. Таким образом, колебания вида (2) являются гармоническими с амплитудойи циклической частотой. Не приводя общего доказательства, проиллюстрируем это на конкретном примере.

Пусть требуется показать, что колебание

будет гармоническим и найти амплитуду , циклическую частоту, периоди начальную фазу. Действительно,

—

Видим, что колебание величины S удалось записать в виде (1). При этом ,.

Попробуйте самостоятельно убедится, что

.

Естественно, что запись гармонических колебаний в форме (2) ничем не хуже записи в форме (1), и переходить в конкретной задаче от записи в данной форме к записи в другой форме обычно нет необходимости. Нужно только уметь сразу находить амплитуду, циклическую частоту и период, имея перед собой любую форму записи гармонического колебания.

Иногда полезно знать характер изменения первой и второй производных по времени от величины S, которая совершает гармонические колебания (колеблется по гармоническому закону). Если , то дифференцирование S по времени t дает,. Видно, что S» и S»» колеблются тоже по гармоническому закону с той же циклической частотой, что и величина S, и амплитудамии, соответственно. Приведем пример.

Пусть координата x тела, совершающего гармонические колебания вдоль оси x, изменяется по закону , где х в сантиметрах, время t в секундах. Требуется записать закон изменения скорости и ускорения тела и найти их максимальные значения. Для ответа на поставленный вопрос заметим, что первая производная по времени от величины х есть проекция скорости тела на ось х, а вторая производная х есть проекция ускорения на ось х:,. Продифференцировав выражение для х по времени, получим,. Максимальные значения скорости и ускорения:.

При изучении этого раздела следует иметь в виду, что колебания различной физической природы описываются с единых математических позиций. Здесь надо четко уяснить такие понятия, как гармоническое колебание, фаза, разность фаз, амплитуда, частота, период колебани.

Надо иметь в виду, что во всякой реальной колебательной системе есть сопротивления среды, т.е. колебания будут затухающими. Для характеристики затухания колебаний вводится коэффициент затухания и логарифмический декремент затухани.

Если колебания совершаются под действием внешней, периодически изменяющейся силы, то такие колебания называют вынужденными. Они будут незатухающими. Амплитуда вынужденных колебаний зависит от частоты вынуждающей силы. При приближении частоты вынужденных колебаний к частоте собственных колебаний амплитуда вынужденных колебаний резко возрастает. Это явление называется резонансом.

Переходя к изучению электромагнитных волн нужно четко представлять, что электромагнитная волна — это распространяющееся в пространстве электромагнитное поле. Простейшей системой, излучающей электромагнитные волны, является электрический диполь. Если диполь совершает гармонические колебания, то он излучает монохроматическую волну.

Таблица формул: колебания и волны

Физические законы, формулы, переменные	Формулы колебания и волны
Уравнение гармонических колебаний: где х — смещение (отклонение) колеблющейся величины от положения равновесия; А — амплитуда; ω — круговая (циклическая) частота; α — начальная фаза; (ωt+α) — фаза.
Связь между периодом и круговой частотой:
Частота:
Связь круговой частоты с частотой:
Периоды собственных колебаний 1) пружинного маятника: где k — жесткость пружины; 2) математического маятника: где l — длина маятника, g — ускорение свободного падения; 3) колебательного контура: где L — индуктивность контура, С — емкость конденсатора.
Частота собственных колебаний:
Сложение колебаний одинаковой частоты и направления: 1) амплитуда результирующего колебания где А 1 и А 2 — амплитуды составляющих колебаний, α 1 и α 2 — начальные фазы составляющих колебаний; 2) начальная фаза результирующего колебания
Уравнение затухающих колебаний: е = 2,71… — основание натуральных логарифмов.
Амплитуда затухающих колебаний: где А 0 — амплитуда в начальный момент времени; β — коэффициент затухания;
Коэффициент затухания: колеблющегося тела где r — коэффициент сопротивления среды, m — масса тела; колебательного контура где R — активное сопротивление, L — индуктивность контура.
Частота затухающих колебаний ω:
Период затухающих колебаний Т:
Логарифмический декремент затухания:

Является герц (русское обозначение: Гц ; международное: Hz ), названный в честь немецкого физика Генриха Герца .

Частота обратно пропорциональна периоду колебаний : ν = 1/T .

Частота	1 мГц (10 −3 Гц)	1 Гц (10 0 Гц)	1 кГц (10 3 Гц)	1 МГц (10 6 Гц)	1 ГГц (10 9 Гц)	1 ТГц (10 12 Гц)
Период	1 кс (10 3 с)	1 с (10 0 с)	1 мс (10 −3 с)	1 мкс (10 −6 с)	1 нс (10 −9 с)	1 пс (10 −12 с)

В природе известны периодические процессы с частотами от ~10 −16 Гц (частота обращения Солнца вокруг центра Галактики) до ~10 35 Гц (частота колебаний поля, характерная для наиболее высокоэнергичных космических лучей).

Видео по теме

Круговая частота

В случае использования в качестве единицы угловой частоты градусов в секунду связь с обычной частотой будет следующей: ω = 360°ν .

Численно круговая частота равна числу колебаний (оборотов) за 2π секунд. Введение круговой частоты (в её основной размерности — радианах в секунду) позволяет упростить многие формулы в теоретической физике и электронике. Так, резонансная круговая частота колебательного LC-контура равна ω L C = 1 / L C , {\displaystyle \omega _{LC}=1/{\sqrt {LC}},} тогда как циклическая резонансная частота ν L C = 1 / (2 π L C) . {\displaystyle \nu _{LC}=1/(2\pi {\sqrt {LC}}).} В то же время ряд других формул усложняется. Решающим соображением в пользу круговой частоты стало то, что множители 2 π {\displaystyle 2\pi } и 1 / 2 π {\displaystyle 1/2\pi } , появляющиеся во многих формулах при использовании радианов для измерения углов и фаз, исчезают при введении круговой (угловой) частоты.

В механике при рассмотрении вращательного движения аналогом круговой частоты служит угловая скорость .

Частота дискретных событий

Частота дискретных событий (например, частота следования импульсов) — физическая величина, равная числу дискретных событий, происходящих за единицу времени. Единица частоты дискретных событий — секунда в минус первой степени (русское обозначение: с −1 ; международное: s −1 ). Частота 1 с −1 равна такой частоте дискретных событий, при которой за время 1 с происходит одно событие .

Частота вращения

Частота вращения — это физическая величина, равная числу полных оборотов за единицу времени. Единица частоты вращения — секунда в минус первой степени (с −1 , s −1 ), оборот в секунду. Часто используются такие единицы, как оборот в минуту, оборот в час и т. д.

Другие величины, связанные с частотой

Единицы измерения

В системе СИ единицей измерения циклической частоты является герц (Гц, Hz). Единица была первоначально введена в 1930 году Международной электротехнической комиссией , а в 1960 году принята для общего употребления 11-й Генеральной конференцией по мерам и весам , как единица СИ. До этого в качестве единицы циклической частоты использовался цикл в секунду (1 цикл в секунду = 1 Гц ) и производные (килоцикл в секунду, мегацикл в секунду, киломегацикл в секунду, равные соответственно килогерцу, мегагерцу и гигагерцу).

Метрологические аспекты

Для измерения частоты применяются частотомеры разных видов, в том числе: для измерения частоты следования импульсов — электронно-счётные и конденсаторные, для определения частот спектральных составляющих — резонансные и гетеродинные частотомеры, а также анализаторы спектра . Для воспроизведения частоты с заданной точностью используют различные меры — стандарты частоты (высокая точность), синтезаторы частот , генераторы сигналов и др. Сравнивают частоты компаратором частоты или с помощью осциллографа по фигурам Лиссажу .

Эталоны

Для поверки средств измерения частоты используются национальные эталоны частоты. В России к национальным эталонам частоты относятся:

• Государственный первичный эталон единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1-98 — находится во ВНИИФТРИ .
• Вторичный эталон единицы времени и частоты ВЭТ 1-10-82 — находится в СНИИМ (Новосибирск).

Вычисления

Вычисление частоты повторяющегося события осуществляется посредством учета количества появлений этого события в течение заданного периода времени . Полученное количество делится на продолжительность соответствующего временного отрезка. К примеру, если на протяжении 15 секунд произошло 71 однородное событие, то частота составит

ν = 71 15 s ≈ 4.7 Hz {\displaystyle \nu ={\frac {71}{15\,{\mbox{s}}}}\approx 4.7\,{\mbox{Hz}}}

Если полученное количество отсчетов невелико, то более точным приемом является измерение временного интервала для заданного числа появлений рассматриваемого события, а не нахождение количества событий в пределах заданного промежутка времени . Использование последнего метода вводит между нулевым и первым отсчетом случайную ошибку, составляющую в среднем половину отсчета; это может приводить к появлению средней ошибки в вычисляемой частоте Δν = 1/(2 T m ) , или же относительной погрешности Δν /ν = 1/(2v T m ) , где T m — временной интервал, а ν — измеряемая частота. Ошибка убывает по мере возрастания частоты, поэтому данная проблема является наиболее существенной для низких частот, где количество отсчетов N мало.

Методы измерения

Стробоскопический метод

Использование специального прибора — стробоскопа — является одним из исторически ранних методов измерения частоты вращения или вибрации различных объектов. В процессе измерения задействуется стробоскопический источник света (как правило, яркая лампа, периодически дающая короткие световые вспышки), частота работы которого подстраивается при помощи предварительно откалиброванной хронирующей цепи. Источник света направляется на вращающийся объект, а затем частота вспышек постепенно изменяется. Когда частота вспышек уравнивается с частотой вращения или вибрации объекта, последний успевает совершить полный колебательный цикл и вернуться в изначальное положение в промежутке между двумя вспышками, так что при освещении стробоскопической лампой этот объект будет казаться неподвижным. У данного метода, впрочем, есть недостаток: если частота вращения объекта (x ) не равна частоте строба (y ), но пропорциональна ей с целочисленным коэффициентом (2x , 3x и т. п.), то объект при освещении все равно будет выглядеть неподвижным.

Стробоскопический метод используется также для точной настройки частоты вращения (колебаний). В этом случае частота вспышек фиксирована, а изменяется частота периодического движения объекта до тех пор, пока он не начинает казаться неподвижным.

Метод биений

Близким к стробоскопическому методу является метод биений . Он основан на том, что при смешивании колебаний двух частот (опорной ν и измеряемой ν» 1 ) в нелинейной цепи в спектре колебаний появляется также разностная частота Δν = | ν − ν» 1 |, называемая частотой биений (при линейном сложении колебаний эта частота является частотой огибающей суммарного колебания). Метод применим, когда более предпочтительным является измерение низкочастотных колебаний с частотой Δf . В радиотехнике этот метод также известен под названием гетеродинного метода измерения частоты. В частности, метод биений используется для точной настройки музыкальных инструментов. В этом случае звуковые колебания фиксированной частоты (например, от камертона), прослушиваемые одновременно со звуком настраиваемого инструмента, создают периодическое усиление и ослабление суммарного звучания. При точной настройке инструмента частота этих биений стремится к нулю.

Применение частотомера

Высокие частоты обычно измеряются при помощи частотомера . Это электронный прибор , который оценивает частоту определенного повторяющегося сигнала и отображает результат на цифровом дисплее или аналоговом индикаторе. Дискретные логические элементы цифрового частотомера позволяют учитывать количество периодов колебаний сигнала в пределах заданного промежутка времени, отсчитываемого по эталонным кварцевым часам . Периодические процессы, которые не являются по своей природе электрическими (такие, к примеру, как вращение оси , механические вибрации или звуковые волны), могут быть переведены в периодический электрический сигнал при помощи измерительного преобразователя и в таком виде поданы на вход частотомера. В настоящее время приборы этого типа способны охватывать диапазон вплоть до 100 Гц; этот показатель представляет собой практический потолок для методов прямого подсчёта. Более высокие частоты измеряются уже непрямыми методами.

Непрямые методы измерения

Вне пределов диапазона, доступного частотомерам, частоты электромагнитных сигналов нередко оцениваются опосредованно, с помощью гетеродинов (то есть частотных преобразователей). Опорный сигнал заранее известной частоты объединяется в нелинейном смесителе (таком, к примеру, как диод) с сигналом, частоту которого необходимо установить; в результате формируется гетеродинный сигнал, или — альтернативно — биения , порождаемые частотными различиями двух исходных сигналов. Если последние достаточно близки друг к другу по своим частотным характеристикам, то гетеродинный сигнал оказывается достаточно мал, чтобы его можно было измерить тем же частотомером. Соответственно, в результате этого процесса оценивается лишь отличие неизвестной частоты от опорной, каковую следует определять уже иными методами. Для охвата ещё более высоких частот могут быть задействованы несколько стадий смешивания. В настоящее время ведутся исследования, нацеленные на расширение этого метода в направлении инфракрасных и видимо-световых частот (т. н. оптическое гетеродинное детектирование).

Примеры

Электромагнитное излучение

Полный спектр электромагнитного излучения с выделенной видимой частью

Видимый свет представляет собой электромагнитные волны , состоящие из осциллирующих электрических и магнитных полей, перемещающихся в пространстве. Частота волны определяет её цвет: 4×10 14 Гц — красный цвет , 8×10 14 Гц — фиолетовый цвет ; между ними в диапазоне (4…8)×10 14 Гц лежат все остальные цвета радуги. Электромагнитные волны, имеющие частоту менее 4×10 14 Гц , невидимы для человеческого глаза, такие волны называются инфракрасным (ИК) излучением . Ниже по спектру лежит микроволновое излучение и радиоволны . Свет с частотой выше, чем 8×10 14 Гц , также невидим для человеческого глаза; такие электромагнитные волны называются ультрафиолетовым (УФ) излучением . При увеличении частоты электромагнитная волна переходит в область спектра, где расположено рентгеновское излучение , а при ещё более высоких частотах — в область гамма-излучения .

Все эти волны, от самых низких частот радиоволн и до высоких частот гамма-лучей, принципиально одинаковы, и все они называются электромагнитным излучением. Все они распространяются в вакууме со скоростью света .

Другой характеристикой электромагнитных волн является длина волны . Длина волны обратно пропорциональна частоте, так что электромагнитные волны с более высокой частотой имеет более короткую длину волны, и наоборот. В вакууме длина волны

λ = c / ν , {\displaystyle \lambda =c/\nu ,}

где с — скорость света в вакууме. В среде, в которой фазовая скорость распространения электромагнитной волны c ′ отличается от скорости света в вакууме (c ′ = c/n , где n — показатель преломления), связь между длиной волны и частотой будет следующей:

λ = c n ν . {\displaystyle \lambda ={\frac {c}{n\nu }}.}

Ещё одна часто использующаяся характеристика волны — волновое число (пространственная частота), равное количеству волн, укладывающихся на единицу длины: k = 1/λ . Иногда эта величина используется с коэффициентом 2π , по аналогии с циклической и круговой частотой k s = 2π/λ . В случае электромагнитной волны в среде

k = 1 / λ = n ν c . {\displaystyle k=1/\lambda ={\frac {n\nu }{c}}.} k s = 2 π / λ = 2 π n ν c = n ω c . {\displaystyle k_{s}=2\pi /\lambda ={\frac {2\pi n\nu }{c}}={\frac {n\omega }{c}}.}

Звук

Свойства звука (механических упругих колебаний среды) зависят от частоты. Человек может слышать колебания с частотой от 20 Гц до 20 кГц (с возрастом верхняя граница частоты слышимого звука снижается). Звук с частотой более низкой, чем 20 Гц (соответствует ноте ми

Гармонические колебания – колебания, совершаемые по законам синуса и косинуса. На следующем рисунке представлен график изменения координаты точки с течением времени по закону косинуса.

картинка

Амплитуда колебаний

Амплитудой гармонического колебания называется наибольшее значение смещения тела от положения равновесия. Амплитуда может принимать различные значения. Она будет зависеть от того, насколько мы сместим тело в начальный момент времени от положения равновесия.

Амплитуда определяется начальными условиями, то есть энергией сообщаемой телу в начальный момент времени. Так как синус и косинус могут принимать значения в диапазоне от -1 до 1, то в уравнении должен присутствовать множитель Xm, выражающий амплитуду колебаний. Уравнение движения при гармонических колебаниях:

x = Xm*cos(ω0*t).

Период колебаний

Период колебаний – это время совершения одного полного колебания. Период колебания обозначается буквой Т. Единицы измерения периода соответствуют единицам времени. То есть в СИ — это секунды.

Частота колебаний – количество колебаний совершенных в единицу времени. Частота колебаний обозначается буквой ν. Частоту колебаний можно выразить через период колебания.

ν = 1/Т.

Единицы измерения частоты в СИ 1/сек. Эта единица измерения получила название Герца. Число колебаний за время 2*pi секунд будет равняться:

ω0 = 2*pi* ν = 2*pi/T.

Частота колебаний

Данная величина называется циклической частотой колебаний. В некоторой литературе встречается название круговая частота. Собственная частота колебательной системы – частота свободных колебаний.

Частота собственных колебаний рассчитывается по формуле:

Частота собственных колебаний зависит от свойств материала и массы груза. Чем больше жесткость пружины, тем больше частота собственных колебаний. Чем больше масса груза, тем меньше частота собственных колебаний.

Эти два вывода очевидны. Чем более жесткая пружина, тем большее ускорение она сообщит телу, при выведении системы из равновесия. Чем больше масса тела, тем медленнее будет изменяться это скорость этого тела.

Период свободных колебаний :

T = 2*pi/ ω0 = 2*pi*√(m/k)

Примечателен тот факт, что при малых углах отклонения период колебания тела на пружине и период колебания маятника не будут зависеть от амплитуды колебаний.

Запишем формулы периода и частоты свободных колебаний для математического маятника.

тогда период будет равен

T = 2*pi*√(l/g).

Данная формула будет справедлива лишь для малых углов отклонения. Из формулы видим, что период колебаний возрастает с увеличением длины нити маятника. Чем больше будет длина, тем медленнее тело будет колебаться.

От массы груза период колебаний совершенно не зависит. Зато зависит от ускорения свободного падения. При уменьшении g, период колебаний будет увеличиваться. Данное свойство широко используют на практике. Например, для измерения точного значения свободного ускорения.

Всё на планете имеет свою частоту. Согласно одной из версий, она даже положена в основу нашего мира. Увы, теория весьма сложна, чтобы излагать её в рамках одной публикации, поэтому нами будет рассмотрена исключительно частота колебаний как самостоятельное действие. В рамках статьи будет дано определения этому физическому процессу, его единицам измерений и метрологической составляющей. И под конец будет рассмотрен пример важности в обычной жизни обыкновенного звука. Мы узнаем, что он собой представляет и какова его природа.

Что называют частотой колебаний?

Под этим подразумевают физическую величину, которая используется для характеристики периодического процесса, что равен количеству повторений или возникновений определённых событий за одну единицу времени. Этот показатель рассчитывается как отношение числа данных происшествий к промежутку времени, за который они были совершены. Собственная частота колебаний есть у каждого элемента мира. Тело, атом, дорожный мост, поезд, самолёт — все они совершают определённые движения, которые так называются. Пускай эти процессы не видны глазу, они есть. Единицами измерений, в которых считается частота колебаний, являются герцы. Своё название они получили в честь физика немецкого происхождения Генриха Герца.

Мгновенная частота

Периодический сигнал можно охарактеризовать мгновенной частотой, которая с точностью до коэффициента является скоростью изменения фазы. Его можно представить как сумму гармонических спектральных составляющих, обладающих своими постоянными колебаниями.

Циклическая частота колебаний

Её удобно применять в теоретической физике, особенно в разделе про электромагнетизм. Циклическая частота (её также называют радиальной, круговой, угловой) — это физическая величина, которая используется для обозначения интенсивности происхождения колебательного или вращательного движения. Первая выражается в оборотах или колебаниях на секунду. При вращательном движении частота равняется модулю вектора угловой скорости.

Выражение этого показателя осуществляется в радианах на одну секунду. Размерность циклической частоты является обратной времени. В числовом выражении она равняется числу колебаний или оборотов, что произошли за количество секунд 2π. Её введения для использования позволяет значительно упрощать различный спектр формул в электронике и теоретической физике. Самый популярный пример использования — это обсчёт резонансной циклической частоты колебательного LC-контура. Другие формулы могут значительно усложняться.

Частота дискретных событий

Под этой величиной подразумевают значение, что равно числу дискретных событий, которые происходят за одну единицу времени. В теории обычно используется показатель — секунда в минус первой степени. На практике, чтобы выразить частоту импульсов, обычно применяют герц.

Частота вращения

Под нею понимают физическую величину, которая равняется числу полных оборотов, что происходят за одну единицу времени. Здесь также применяется показатель — секунда в минус первой степени. Для обозначения сделанной работы могут использовать такие словосочетания, как оборот в минуту, час, день, месяц, год и другие.

Единицы измерения

В чём же измеряется частота колебаний? Если брать во внимание систему СИ, то здесь единица измерения — это герц. Первоначально она была введена международной электротехнической комиссией ещё в 1930 году. А 11-я генеральная конференция по весам и мерам в 1960-м закрепила употребление этого показателя как единицы СИ. Что было выдвинуто в качестве «идеала»? Им выступила частота, когда один цикл совершается за одну секунду.

Но что делать с производством? Для них были закреплены произвольные значения: килоцикл, мегацикл в секунду и так далее. Поэтому беря в руки устройство, которое работает с показателем в ГГц (как процессор компьютера), можете примерно представить, сколько действий оно совершает. Казалось бы, как медленно для человека тянется время. Но техника за тот же промежуток успевает выполнять миллионы и даже миллиарды операций в секунду. За один час компьютер делает уже столько действий, что большинство людей даже не смогут представить их в численном выражении.

Метрологические аспекты

Частота колебаний нашла своё применение даже в метрологии. Различные устройства имеют много функций:

1. Измеряют частоту импульсов. Они представлены электронно-счётными и конденсаторными типами.
2. Определяют частоту спектральных составляющих. Существуют гетеродинные и резонансные типы.
3. Производят анализ спектра.
4. Воспроизводят необходимую частоту с заданной точностью. При этом могут применяться различные меры: стандарты, синтезаторы, генераторы сигналов и другая техника этого направления.
5. Сравнивают показатели полученных колебаний, в этих целях используют компаратор или осциллограф.

Пример работы: звук

Всё выше написанное может быть довольно сложным для понимания, поскольку нами использовался сухой язык физики. Чтобы осознать приведённую информацию, можно привести пример. В нём всё будет детально расписано, основываясь на анализе случаев из современной жизни. Для этого рассмотрим самый известный пример колебаний — звук. Его свойства, а также особенности осуществления механических упругих колебаний в среде, находятся в прямой зависимости от частоты.

Человеческие органы слуха могут улавливать колебания, которые находятся в рамках от 20 Гц до 20 кГц. Причём с возрастом верхняя граница будет постепенно снижаться. Если частота колебаний звука упадёт ниже показателя в 20 Гц (что соответствует ми субконтроктавы), то будет создаваться инфразвук. Этот тип, который в большинстве случаев не слышен нам, люди всё же могут ощущать осязательно. При превышении границы в 20 килогерц генерируются колебания, которые называются ультразвуком. Если частота превысит 1 ГГц, то в этом случае мы будем иметь дело с гиперзвуком. Если рассматривать такой музыкальный инструмент, как фортепиано, то он может создавать колебания в диапазоне от 27,5 Гц до 4186 Гц. При этом следует учитывать, что музыкальный звук не состоит только из основной частоты — к нему ещё примешиваются обертоны, гармоники. Это всё вместе определяет тембр.

Заключение

Как вы имели возможность узнать, частота колебаний является чрезвычайно важной составляющей, которая позволяет функционировать нашему миру. Благодаря ей мы можем слышать, с её содействия работают компьютеры и осуществляется множество других полезных вещей. Но если частота колебаний превысит оптимальный предел, то могут начаться определённые разрушения. Так, если повлиять на процессор, чтобы его кристалл работал с вдвое большими показателями, то он быстро выйдет из строя.

Подобное можно привести и с человеческой жизнью, когда при высокой частотности у него лопнут барабанные перепонки. Также произойдут другие негативные изменения с телом, которые повлекут за собой определённые проблемы, вплоть до смертельного исхода. Причём из-за особенности физической природы этот процесс растянется на довольно длительный промежуток времени. Кстати, беря во внимание этот фактор, военные рассматривают новые возможности для разработки вооружения будущего.

Частота электрического тока: определение, формула, характеристики

Переменный ток имеет ряд важных характеристик, влияющих на его физические свойства. Одним из таких параметров является частота переменного тока. Если говорить с точки зрения физики, то частота – это некая величина, обратная периоду колебания тока. Если проще – то это количество полных циклов изменения ЭДС, произошедших за одну секунду.

Известно, что переменный ток заставляет электроны двигаться в проводнике сначала в одну сторону, потом — в обратную. Полный путь «туда-обратно» они совершают за некий промежуток времени, называемый периодом переменного тока. частота же является количеством таких колебаний за 1 секунду.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

В качестве единицы измерения частоты во всем мире принят 1 Гц (в честь немецкого ученого Г.Герца), который соответствует 1 периоду колебания за 1 секунду.

В республиках бывшего СССР стандартной считается частота тока в 50 Гц.

Это значит, что синусоида тока движется в течение 1 секунды 50 раз в одном направлении, и 50 — в обратном, 100 раз проходя чрез нулевое значение. Получается, что обычная лама накаливания, включенная в сеть с такой частотой, будет затухать и вспыхивать примерно 100 раз за секунду, однако мы этого не замечаем в силу особенностей своего зрения.

Для измерения частоты переменного тока применяют приборы, называемые частотомерами. Частотомеры используют несколько основных способов измерения, а именно:

 

Метод дискретного счета;

Метод перезаряда конденсатора;

Резонансный метод измерения частот.

Метод сравнения частот; в качестве:

Метод дискретного счета основывается на подсчете импульсов необходимой частоты за конкретный промежуток времени. Его наиболее часто используют цифровые частотомеры, и именно благодаря этому простому методу можно получить довольно точные данные.

Более подробно о частоте переменного тока Вы можете узнать из видео:

Метод перезаряда конденсатора тоже не несет в себе сложных вычислений. В этом случае среднее значение силы тока перезаряда пропорционально соотносится с частотой, и измеряется при помощи магнитоэлектрического амперметра. Шкала прибора, в таком случае, градуируется в Герцах.

Погрешность подобных частотомеров находится в пределах 2%, и поэтому такие измерения вполне пригодны для бытового использования.

Резонансный способ измерения базируется на электрическом резонансе, возникающем в контуре с подстраиваемыми элементами. Частота, которую необходимо измерить, определяется по специальной шкале самого механизма подстройки.

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Такой метод дает очень низкую погрешность, однако применяется только для частот больше 50 кГц.

Метод сравнения частот применяется в осциллографах, и основан на смешении эталонной частоты с измеряемой. При этом возникают биения определенной частоты. Когда же частота этих биений достигает нуля, то измеряемая частота становится равной эталонной. Далее, по полученной на экране фигуре с применением формул можно рассчитать искомую частоту электрического тока.

Ещё одно интересное видео о частоте переменного тока:

единиц СИ — время | NIST

Секунда (секунды) определяется путем принятия фиксированного числового значения частоты цезия ∆ν _Cs , невозмущенной частоты сверхтонкого перехода в основное состояние атома цезия-133, равной 9,192,631,770 в единицах Гц, что равно s ⁻¹ .

Число периодов или циклов в секунду называется частотой. Единицей измерения частоты в системе СИ является герц (Гц). Один герц равен одному циклу в секунду.Стандартные частоты и точное время транслируются радиостанциями WWV и WWVB в Колорадо и WWVH на Гавайях. NIST доставляет цифровые временные сигналы по телефону и через Интернет.

Официальное время правительства США предоставляется NIST и USNO. NIST также предлагает Интернет-службу времени (ITS) и Автоматизированную компьютерную службу времени (ACTS), которые позволяют устанавливать компьютерные и другие часы через Интернет или по стандартным коммерческим телефонным линиям. Здесь можно скачать бесплатное программное обеспечение для использования этих сервисов на нескольких типах популярных компьютеров.Информацию об этих услугах можно найти на веб-сайте Time and Frequency Division.

Ресурсы для студентов и преподавателей

Часто задаваемые вопросы

Каково текущее всемирное координированное время?

NIST и Военно-морская обсерватория США совместно управляют веб-сайтом, на котором указано официальное время США. Показания часов этих двух агентств вносят вклад в мировое время, называемое всемирным координированным временем (UTC). Узнать больше … Как узнать время, используя телефон, компьютер или радиосигналы? Что такое дополнительная секунда? Каковы правила перехода на летнее время? Посетите часто задаваемые вопросы о Time and Frequency Division для получения дополнительной информации.

Ресурсы

Кредит: Дж. Ван и Б. Хейс / NIST

Лига супергероев СИ — Второй профессор

Эта серия анимационных видео в стиле комиксов была разработана, чтобы помочь учащимся средних школ узнать о 7 основных единицах измерения СИ. Считывая колебания охлаждаемых лазером атомов цезия, профессор Секунд может синхронизировать любую частоту и корректировать любые часы. Вторая — это время, за которое возбужденный атом цезия колеблется 9 192 631 770 раз.

Перейдите к дополнительной информации о базовом блоке СИ:

Волны

Частота

Частота — это мера того, как часто повторяющееся событие, такое как волна, происходит за определенный промежуток времени. Одно завершение повторяющегося узора называется циклом. Только движущиеся волны, меняющие свое положение во времени, обладают частотой. Частота — это один из способов определить, насколько быстро движется волна.

Волны могут двигаться двумя способами. Частоты прогрессивных волн или тех, которые движутся вперед, показывают, насколько быстро волна движется вперед в единицах циклов за единицу времени.Частоты стоячих волн или тех, которые колеблются на месте, представляют собой скорость колебаний в единицах циклов в единицу времени.

Определение Словарное определение частоты: Физика. a) количество периодов или регулярно происходящих событий любого данного вида в единицу времени, обычно одну секунду. b) количество циклов или завершенных чередований в единицу времени волны или колебания. Символ: f ; Сокр .: част.

Единицы
Частота выражается в единицах циклов в единицу времени.

Хотя частота является мерой скорости движения, она не идентична скорости. Например, если мы думаем о машине, которая движется со скоростью 60 миль в час, мы имеем в виду именно это. Однако, если мы говорим, что волна имеет частоту 60 циклов в час, точки на волне могут перемещаться быстрее или медленнее в зависимости от длины волны.Сравнивая две волны одной длины волны, более высокая частота связана с более быстрым движением. Сравнивая две волны с разными длинами волн, более высокая частота не всегда указывает на более быстрое движение, хотя может. Волны разных длин волн могут иметь одинаковую частоту. Для некоторых целей частота измерения более полезна, чем абсолютная скорость.

Единица, Герц
Единица Герц (Гц) используется для описания частоты в циклах в секунду. В предложении правильный формат записи этого отношения:

Один цикл представляет собой движение одной длины волны.

Номера радиосвязи
Часто можно услышать радиочастоты, указанные в мегагерцах (МГц) … (в разработке).

Период волны
Частота волны также связана с другим измерением, называемым периодом волны (T). Период волны — это то, сколько времени требуется для прохождения одного цикла, и единицы всегда выражаются во времени. Чем быстрее движется волна, тем меньше период ее волны.

Вместо измерения в терминах фиксированной единицы времени, второй период волны использует фиксированное количество циклов, один цикл…

Как вы измеряете период волны?
Период волны можно определить, измерив, сколько времени требуется двум пикам, чтобы пройти определенную точку. Вы можете сделать это для океанских волн, стоя на пирсе и используя секундомер.

Строится …

Период и частота колебаний

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Наблюдайте за колебаниями гитарной струны.
• Определите частоту колебаний.

Рис. 1. Струны этой гитары периодически вибрируют. (кредит: JAR)

Когда вы дергаете гитарную струну, звук становится ровным и длится долгое время. Каждое последующее колебание струны занимает то же время, что и предыдущее. Мы определяем периодическое движение как движение, которое повторяется через равные промежутки времени, например, демонстрируемое гитарной струной или объектом на пружине, движущимся вверх и вниз.Время завершения одного колебания остается постоянным и называется периодом T . Обычно это секунды, но это может быть любая удобная единица времени. Слово «период» относится ко времени некоторого события, повторяющегося или нет; но нас в первую очередь будет интересовать периодическое движение, которое по определению является повторяющимся. Понятие, тесно связанное с периодом, — это частота события. Например, если вы получаете зарплату два раза в месяц, частота выплат — два в месяц, а период между проверками — полмесяца. Частота f определяется как количество событий в единицу времени. Для периодического движения частота — это количество колебаний в единицу времени. Связь между частотой и периодом равна

.

[латекс] f = \ frac {1} {T} \\ [/ latex].

Единицей измерения частоты в системе СИ является цикл в секунду , который определяется как герц (Гц):

[латекс] \ displaystyle1 \ text {Hz} = 1 \ frac {\ text {cycle}} {\ text {sec}} \ text {или} 1 \ text {Hz} = \ frac {1} {\ text { s}} \\ [/ latex]

Цикл — это одно полное колебание.Обратите внимание, что вибрация может быть единичным или многократным событием, тогда как колебания обычно повторяются в течение значительного количества циклов.

Пример 1. Определить частоту двух колебаний: медицинское УЗИ и период среднего C

Мы можем использовать формулы, представленные в этом модуле, чтобы определить как частоту на основе известных колебаний, так и колебания на основе известной частоты. Давайте попробуем по одному примеру каждого из них.

1. Медицинское устройство визуализации генерирует ультразвук путем колебаний с периодом 0.400 мкс. Какая частота этого колебания?
2. Частота средней C на типичном музыкальном инструменте составляет 264 Гц. Сколько времени на одно полное колебание?

Стратегия

Ответить на части 1 и 2 можно, используя соотношение между периодом и частотой. В Части 1 дается период T , и нас просят найти частоту f . В Части 2 дается частота f , и нас просят найти период T .{-6} \ text {s}} \\ [/ latex]

Решите, чтобы найти f = 2,50 × 10 ⁶ Гц.

Обсуждение части 1

Частота звука, обнаруженная в Части 1, намного выше, чем самая высокая частота, которую люди могут слышать, и поэтому называется ультразвуком. Соответствующие колебания на этой частоте генерируют ультразвук, используемый для неинвазивной медицинской диагностики, такой как наблюдение за плодом в утробе матери.

Решение для части 2

Определите известные значения: Время одного полного колебания — это период T :

[латекс] f = \ frac {1} {T} \\ [/ latex].{-3} \ text {s} = 3.79 \ text {ms} \\ [/ latex]

Обсуждение части 2

Период, указанный в Части 2, — это время на цикл, но это значение часто указывается как просто время в удобных единицах (мс или миллисекундах в данном случае).

Проверьте свое понимание

Определите событие в вашей жизни (например, получение зарплаты), которое происходит регулярно. Определите период и частоту этого события.

Решение

Я навещаю родителей на обед каждое второе воскресенье.Частота моих посещений — 26 в календарный год. Срок — две недели.

Сводка раздела

• Периодическое движение — это повторяющиеся колебания.
• Время одного колебания составляет период T .
• Число колебаний в единицу времени — частота f .
• Эти количества связаны соотношением [латекс] f = \ frac {1} {T} \\ [/ latex].

Задачи и упражнения

1. Какой период 60.Электропитание 0 Гц?
2. Если ваш пульс составляет 150 ударов в минуту во время интенсивных упражнений, сколько времени в каждом ударе в секундах?
3. Найдите частоту камертона, которая занимает 2,50 × 10 ⁻³ с, чтобы совершить одно колебание.
4. Стробоскоп настроен на мигание каждые 8,00 × 10 ⁻⁵ с. Какая частота вспышек?
5. Шина имеет рисунок протектора с щелью через каждые 2,00 см. Каждая щель совершает одиночную вибрацию при движении шины.Какова частота этих колебаний, если машина движется со скоростью 30,0 м / с?
6. Инженерное приложение. Каждый поршень двигателя издает резкий звук при каждом втором обороте двигателя. (а) Насколько быстро движется гоночный автомобиль, если его восьмицилиндровый двигатель издает звук частотой 750 Гц, если двигатель делает 2000 оборотов на километр? (б) На сколько оборотов в минуту вращается двигатель?

Глоссарий

период: время, необходимое для завершения одного колебания

периодическое движение: движение, которое повторяется через равные промежутки времени

частота: количество событий в единицу времени

Избранные решения проблем и упражнения

1. 16.7 мс
2. 0,400 с / уд
3. 400 Гц
4. 12 500 Гц
5. 1,50 кГц
6. (а) 93,8 м / с; (б) 11,3 × 10 ³ об / мин

Электромагнитные волны — Как связаны энергия, частота и длина волны?

Как соотносятся энергия, частота и длина волны? связанные с? Электромагнитные волны можно описать их длинами волн, энергия и частота. Все эти три вещи описывают разные свойство света, но они связаны с друг друга математически.Значит, правильно говорить о энергия рентгеновского излучения или длина волны микроволн или частота радиоволна. Фактически, рентгеновские лучи и гамма-лучи обычно описываются в терминах энергии, оптического и инфракрасного света с точки зрения длины волны и радио в с точки зрения частоты. Это научное соглашение, которое позволяет использовать единицы, которые наиболее удобны для описания любой энергии света, на который вы смотрите. Ведь есть огромная разница в энергия между радиоволнами и гамма-лучами.Вот пример. Электрон-вольт или эВ — это единица энергии, которая часто используется для описания свет в астрономии. Радиоволна может иметь энергию около 4 x 10 -10 эВ — гамма-излучение может иметь энергию 4 x 10 9 эВ. Это разница в энергии 10 19 (или десять миллионов триллионов) эВ! Мы уже знаем, что когда мы говорим о длине волны, мы говорим о расстояние между двумя пиками волны. Длина волны обычно измеряется в метрах (м).Частота — это количество циклов волны, чтобы пройти некоторую точку. через секунду. Таким образом, единицы измерения частоты — это количество циклов в секунду, или герц. (Гц). У радиостанций есть частоты. Обычно они равны количество станций, умноженное на 1 000 000 Гц. Например, — местный Вашингтон, округ Колумбия, станция HFS имеет частоту 99,1 млн Гц в FM-радио. Вы знаете, что такое сантиметр (см)? Или килограмм (кг)? «Ченти» и «килограммы» — это префиксы, используемые для обозначения определенного числа.«Ченти» — это один hundreth, а «килограмм» — это тысяча, поэтому сантиметр — это один сотка метра. Килограмм — это 1000 грамм. В науке это неудобно говорить об очень больших или очень малых числах, поэтому ученые сокращают их. «Нано» (или для краткости «н») означает одну миллиардную или 10 -9 . Длины волн оптического света измеряется в нанометрах (нм). Один нм равен одному миллиардная метра. «Микро» (сокращенно греческой буквой мю или µ) составляет одну миллионную или 10 -6 .Микрометр, или одна тысячная метра иногда называют «микроном». «Милли» (м) — одна тысячная или 10 -3 . «Сенти» (с) — одна сотня или 10 -2 . «Кило» — это один тыс. или 10 3 . «Мега» (М) — один миллион или 10 6 . В частота HFS 99,1 МГц — то есть 99,1 мегагерц. Один миллиард — это «гига» (G) или 10 9 . Мы уже знаем, что свет действует как волна, но знаете ли вы, что иногда действует как частица? Мы называем частицы света фотонов .Фотоны с низкой энергией, такие как радиофотоны, больше похожи на волны, в то время как фотоны с более высокой энергией (т.е. рентгеновские лучи) ведут себя больше как частицы. Это еще одна причина, по которой мы не очень часто говорим о рентгеновских волнах. Вместо этого мы говорим об отдельных рентгеновских лучах и их энергии. Вернуться в раздел «Электромагнитные волны бывают разные. длины волн «.

Частота и период: определение, формулы и единицы (со схемами и примерами)

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Ли Джонсон

От волн, плещущихся на берег, до электромагнитных волн, переносящих Wi-Fi сигналы, которые вы используете для доступа к этой статье, волны окружают нас повсюду, а частота и период волны — две наиболее важные характеристики, которые вы можете использовать для их описания.

Более того, частота и период являются важными понятиями для описания любого типа периодического движения, включая простые гармонические осцилляторы, такие как качели и маятники, поэтому изучение того, что они означают и как их вычислять, абсолютно необходимо для усвоения физики.

Хорошая новость заключается в том, что обе концепции довольно легко освоить, и с уравнениями довольно просто работать. Определение частоты — это в значительной степени то, что вы ожидаете, основываясь на вашем интуитивном понимании концепции и разговорного определения слова, и хотя период немного отличается, они тесно связаны, и вы поймете это. быстро.

Определение частоты

В повседневном языке частота чего-либо — это то, как часто это происходит; например, воскресение — одно в неделю, а частота приема пищи — три раза в день. По сути, это то же самое, что определение частоты в физике, с небольшой разницей: частота чего-либо — это количество циклов или колебаний объекта или волны в единицу времени. Он по-прежнему сообщает вам, как часто что-то происходит, но дело в полном колебании движущегося объекта или волны, а период времени всегда равен секундам.

В символах частота f чего-либо — это число n колебаний в единицу времени t так:

f = \ frac {n} {t}

Частоты указываются в виде числа в герцах (Гц), единицах, названных в честь немецкого физика Генриха Герца, и могут быть выражены в основных единицах (СИ) как s ^{— 1} или «в секунду». Число колебаний — это просто число (без единиц измерения!), Но если вы укажете частоту 1 Гц, вы действительно скажете «одно колебание в секунду», а если вы укажете частоту 10 Гц, вы говоря: «10 колебаний в секунду.Стандартные префиксы SI также применяются: килогерц (кГц) равен 1000 герц, мегагерц (МГц) равен 1 миллиону герц, а гигагерц (ГГц) равен 1 миллиарду герц.

Следует помнить одну важную вещь: вам нужно выбрать опорную точку на каждой волне, которую вы назовете началом одного колебания. Это колебание закончится в совпадающей точке на волне. Выбор пика каждой волны в качестве контрольной точки обычно является самым простым подходом, но пока это одна и та же точка на каждом колебании, частота будет одинаковой.

Расстояние между этими двумя совпадающими опорными точками называется длиной волны волны, что является еще одной ключевой характеристикой всех волн. Таким образом, частота может быть определена как количество длин волн, проходящих через определенную точку каждую секунду.

Примеры частот

Рассмотрение некоторых примеров как низкочастотных, так и высокочастотных колебаний может помочь вам разобраться в ключевой концепции. Представьте себе волны, катящиеся к берегу, и новую волну, катящуюся по берегу каждые пять секунд; как вы отрабатываете частоту? Основываясь на приведенной выше базовой формуле, с одним колебанием (т.е.е., одна полная длина волны, от гребня до гребня) за пять секунд, вы получите:

f = \ frac {1} {5 \; \ text {s}} = 0,2 \; \ text {Hz}

Как как видите, частоты могут быть меньше одной в секунду!

Для ребенка на качелях, двигающегося вперед и назад от точки, в которой его толкнули, полное колебание — это время, необходимое для того, чтобы качнуться вперед и вернуться к точке позади качелей. Если это происходит через две секунды после первоначального толчка, какова частота раскачивания? Используя ту же формулу, вы получите:

f = \ frac {1} {2 \; \ text {s}} = 0.5 \; \ text {Hz}

Другие частоты намного быстрее. Например, рассмотрим струну A гитары, которую щипают, при этом каждое колебание идет от положения, в котором струна была отпущена, выше положения покоя, вниз к другой стороне положения покоя и обратно вверх. Представьте, что он совершает 100 таких колебаний за 0,91 секунды: какова частота струны?

Опять же, та же формула дает:

f = \ frac {100} {0.91 \; \ text {s}} = 109.9 \; \ text {Hz}

Это около 110 Гц, что является правильным тоном. для звуковой волны ноты A.Частоты тоже становятся намного выше; например, диапазон радиочастот составляет от десятков герц до сотен гигагерц!

Определение периода

Период T волны может быть не тем термином, с которым вы знакомы, если раньше не изучали физику, но его определение все еще довольно простое. Период волны — это время, необходимое для того, чтобы произошло одно колебание , или для того, чтобы одна полная длина волны прошла через контрольную точку.Это единицы секунд в системе СИ, потому что это просто значение в единице времени. Вы заметите, что это величина, обратная единице частоты, герц (т. Е. 1 / Гц), и это важный ключ к пониманию взаимосвязи между частотой и периодом волны.

Взаимосвязь между частотой и периодом

Частота и период волны обратно пропорционально связаны друг с другом, и вам нужно знать только одно из них, чтобы вычислить другое. Итак, если вы успешно измерили или нашли частоту волны, вы можете рассчитать период и наоборот.

Две математические зависимости:

f = \ frac {1} {T}

T = \ frac {1} {f}

Где f — частота, а T — период. . Проще говоря, частота является обратной величиной периода, а период — обратной величиной частоты. Низкая частота означает более длительный период, а более высокая частота означает более короткий период.

Чтобы вычислить частоту или период, вы просто выполняете «1 больше» в зависимости от того количества, которое вам уже известно, и тогда результатом будет другое количество.

Дополнительные примеры расчетов

Существует огромное количество различных источников волн, которые вы можете использовать, например, для расчета частоты и периода, и чем больше вы работаете, тем лучше вы почувствуете частотный диапазон различных источники. Видимый свет на самом деле является электромагнитным излучением и распространяется как волна в диапазоне более высоких частот, чем рассматриваемые до сих пор волны. Например, частота фиолетового света составляет примерно f = 7,5 × 10 ¹⁴ Гц; какой период волны?

Используя соотношение частота-период из предыдущего раздела, вы можете легко вычислить это:

\ begin {align} T & = \ frac {1} {f} \\ & = \ frac {1} {7.{−15} \; \ text {s} \ end {align}

Это чуть больше фемтосекунды , что составляет миллионную миллиардную долю секунды — невероятно короткий промежуток времени!

Ваш сигнал Wi-Fi — это другая форма электромагнитной волны, и один из основных используемых диапазонов имеет волны с периодом T = 4,17 × 10 ^{— 10} с (т. {- 9} \; \ text {s} \ end {align}

На словах это 5 наносекунд.

Пространственная частота

Распределение освещенности в плоскости объекта или изображения состоит из «пространственных частот» так же, как электрический сигнал во временной области состоит из различных частот: посредством анализа Фурье. Как видно на рис. 1.3, заданный профиль в распределении энергетической освещенности (объект или изображение) состоит из составляющих пространственных частот. Взяв одномерный профиль по двумерному распределению энергетической освещенности, мы получаем форму волны освещенности — против — позиции, которую можно разложить по Фурье точно так же, как если бы форма волны была в более знакомой форме вольт против раз.Разложение Фурье отвечает на вопрос о том, какие частоты содержатся в форме волны в терминах пространственных частот с единицами циклов (циклов) на единицу расстояния, аналогично временным частотам в циклах / с для формы волны во временной области. Обычно для оптических систем пространственная частота выражается в циклах / мм.

Пример одной базисной функции для одномерного сигнала, показанного на рис. 1.3, показан на рис. 1.4. Пространственный период X (расстояние повторения от гребня до гребня) формы волны можно инвертировать, чтобы найти пространственную частоту области x , обозначенную как ξ ≡ 1/ X .

Рис. 1.3 Определение формы волны энергетической освещенности в пространственной области.

Рисунок 1.4 Одномерная пространственная частота.

Фурье-анализ оптических систем является более общим, чем анализ систем во временной области, потому что объекты и изображения по своей природе двумерны, и, следовательно, базисный набор компонентных синусоид также является двумерным. На рисунке 1.5 показана двумерная синусоида освещенности. Синусоида имеет пространственный период по направлениям x и y , X и Y соответственно.Если мы инвертируем эти пространственные периоды, мы найдем две компоненты пространственной частоты, которые описывают эту форму волны: ξ = 1 / X и η = 1/ Y . Для задания двумерной пространственной частоты требуются две части информации. Альтернативное представление возможно с использованием полярных координат, минимального расстояния от гребня до гребня и ориентации минимального расстояния между гребнем и гребнем относительно осей x и y .

Рисунок 1.5 Двумерная пространственная частота.

Угловая пространственная частота обычно встречается в характеристиках систем формирования изображения, предназначенных для наблюдения за целью на большом расстоянии. Если цель находится достаточно далеко, чтобы быть в фокусе для всех представляющих интерес расстояний, то удобно указать характеристики системы в угловых единицах, то есть без необходимости указывать конкретное расстояние дальности. Угловая пространственная частота чаще всего указывается в циклах / мрад. Первоначально это может вызвать затруднения, поскольку и циклы, и миллирадианы являются безразмерными величинами, но, как показано на рис.1.6, мы находим, что угловая пространственная частота ξ _ang — это просто диапазон R , умноженный на целевую пространственную частоту ξ. Для периодической цели с пространственным периодом X мы определяем угловой период θ ≡ X / R, угол, на котором форма волны объекта повторяется. Угловой период указывается в радианах, если X и R находятся в одинаковых единицах измерения. Инвертирование этого углового периода дает угловую пространственную частоту ξ _ang = R / X .Учитывая разрешение оптических систем, часто X выражается в метрах, а R — в километрах, для которых соотношение R / X выражается в ци / мрад.

Рисунок 1.6 Угловая пространственная частота.

— CSS: каскадные таблицы стилей

Тип данных CSS представляет собой измерение частоты, например высоту голоса. В настоящее время он не используется ни в каких свойствах CSS.

Тип данных <частота> состоит из <число> , за которым следует одна из единиц, перечисленных ниже. Как и во всех измерениях CSS, между литералом единицы измерения и числом нет пробела.

Единицы

Гц

Обозначает частоту в герцах. Примеры: 0 Гц , 1500 Гц , 10000 Гц .

кГц

Обозначает частоту в килогерцах. Примеры: 0 кГц , 1.5 кГц , 10 кГц .

Примечание: Хотя номер 0 всегда один и тот же независимо от единицы измерения, ее нельзя пропустить. Другими словами, 0 недействителен и не представляет 0 Гц или 0 кГц . Хотя в единицах измерения регистр не учитывается, рекомендуется использовать заглавную букву «H» для Гц и кГц , как указано в системе СИ.